DE69616735T2

DE69616735T2 - Verfahren zum schrittbetrieb eines roboters

Info

Publication number: DE69616735T2
Application number: DE69616735T
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Kosaka; Hiromitsu Takahashi
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1995-08-09
Filing date: 1996-08-08
Publication date: 2002-05-08
Anticipated expiration: 2016-08-09
Also published as: US5911892A; DE69616735D1; EP0785492A1; WO1997006473A1; JP3665344B2; EP0785492A4; EP0785492B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schritabetrieb für einen Industrieroboter (im folgenden als "Roboter" bezeichnet), insbesondere auf ein Verfahren zum Schrittbetrieb, das dazu bestimmt ist, einen Schritt-Vorwärtsbewegungsvorgang an ein Koordinatensystem angepasst durchzuführen, das Koordinatenachsen hat, die mit den Bewegungsrichtungen eines Roboters zusammenfallen. Insbesondere kann die vorliegende Erfindung wirksam angewendet werden, wenn eine Lage (Lage eines Schweißbrenners, einer Abdichtpistole, einer Punktschweißpistole oder dgl.) einem Schweißroboter oder einem Abdichtroboter einzulernen ist.
Als typische Verfahren zum Bewegen eines Roboters in Richtung auf eine Zielposition hin werden eine Wiedergabeoperation eines Betriebsprogramms und eine Schritt-Bewegungsoperation eingesetzt. Das letzere Verfahren zum Schrittbetrieb umfasst einen Basis- (Welt-)Koordinatensystem-Schrittbetrieb, einen Benutzer-Koordinatensystem-Schrittbetrieb, einen Werkzeug-Koordinatensystem- Schrittbetrieb, einen Individualachsen-Schrittbetrieb und dgl. mehr. Diese Verfahren werden für verschiedene Anwendungen selektiv benutzt.
Von diesen Schrittbetriebsarten ist die Werkzeug-Koordinatensystem-Schrittbetriebsart dadurch gekennzeichnet, dass ein Schrittbetrieb in Parallel/Drehbewegungsrichtung während eines Schrittbetriebs genau in Übereinstimmung mit einem Werkzeug- Koordinatensystem angegeben werden kann, das zusammen mit einem Werkzeug, wie einem Schweißbrenner, einer Abdichtpistole, einer Punktschweißpistole oder einer Hand, die an dem körperfernen Ende des Roboters zu montieren sind, definiert ist. Aus diesem Grund wird diese Werkzeug-Koordinatensystem- Schrittbetriebsart relativ häufig in einer Anwendung, wie einem Bogenschweißen oder -abdichten benutzt.
Beispielsweise wird im Falle eines Bogenschweißroboters, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, in vielen Fällen ein Werkzeug-Koordinatensystem der Art, bei dem ein körperfernes Ende 2 eines Schweißwerkzeugs (im folgenden als "Schweißbrenner" 1 bezeichnet) als ein Nullpunkt definiert ist, eine Schweißbrenner-Richtung als eine Z-Achse definiert, und eine Richtung, die häufig einer Schweißbrenner-Vorderseite entspricht, wird als eine X-Achse definiert. Es sei angemerkt, dass mit "Schweißbrenner-Vorderseite" eine Schweißbrenner-Oberfläche gemeint ist, die einer Schweißlinienrichtung (Vorbewegungsrichtung beim Schweißen) 3 entgegengesetzt liegt.
Wenn einem Roboter seine Position für einen Schrittbetrieb in Anpassung an das Werkzeug-Koordinatensystem, das wie zuvor beschrieben definiert ist, eingelernt wird, ist es zumindest in der Stufe des Einlernens der Lage allgemeine Praxis für eine Bedienungsperson, die Lage des Roboters einzustellen, nachdem der Roboter in die Position gebracht worden ist, in der die Richtung seiner X-Achse mit der Schweißlinienrichtung 3 zusammenfällt. Dies ist deswegen der Fall, weil wenn eine spezifische Koordinatenachse (die X-Achse) des Werkzeug-Koordinatensystems dazu gebracht wird, dass sie mit der Schweißlinienrichtung 3 zusammenfällt, die Betriebsfähigkeit des Werkzeugs in dem nachfolgenden Schrittbetrieb in Übereinstimmung mit dem Koordinatensystem mit Unterstützung durch die Bedienungsperson verbessert werden kann.
Genauer gesagt kann die Beziehung zwischen einer Schrittbetriebs- Taste und der Bewegungsrichtung des Roboters (besonders der Richtung einer Drehbewegung) auf diese Weise mit größerer Leichtigkeit erfasst werden. Beispielsweise kann sich eine Bedienungsperson nicht nur der Wirkung einer Schrittbetriebs-Tastenbetätigung zum Bewegen um die ±X-Achse entsprechend der Drehbewegung um die Schweißlinienrichtung 3 herum bewusst werden, sondern kann sich auch der Art und Weise der Ausführung einer Drehbewegung um eine Achse herum, die vertikal zu der Schweißlinienrichtung 3 oder vertikal zu der Koordinatenachse liegt, die der axialen Richtung des Werkzeugs entspricht, bezogen auf eine Schrittbetriebs-Tastenbetätigung zum Bewegen um eine ±Y-Achse bewusst werden. Als Größen zum Beschreiben von Schweißbrennerlagen, die wie zuvor beschrieben einzustellen sind, werden ein Atbeitswinkel und ein Transportwinkel benutzt.
Fig. 2 zeigt eine Darstellung zur Erklärung eines Arbeitswinkels und eines Transportwinkels bei einem Bogenschweißroboter und veranschaulicht die Beziehungen zwischen einer Schweißlinie, einer Referenzoberfläche, einem Arbeitswinkel und einem Transportwinkel in bezug auf lineare Schweißwege A und B. Gemäß Fig. 2 wird eine Referenzoberfläche Γ0 als eine Referenz zusammen mit der Schweißlinienrichtung (Richtung A → B) 3 benutzt, wenn der Arbeitswinkel definiert wird. Allgemein wird eine Arbeitsoberfläche, die einen Arbeitsbereich repräsentiert, in dem der Schweißweg A-B liegt, als die Referenzoberfläche Γ0 ausgewählt. Das Bezugszeichen < n> bezeichnet einen Normalvektor, der die Richtung Γ0 der Referenzoberfläche Γ0 repräsentiert, und das Bezugszeichen Γ1 bezeichnet eine Oberfläche, die in bezug auf den Weg A-B, der eine Querlinie ist, vertikal zu der Referenzoberfläche Γ0 liegt. In diese m Fall ist anzumerken, dass die Referenzoberfläche Γ0 nur dazu benutzt wird, den Arbeitswinkel zu definieren.
Wenn eine Ebene γ betrachtet wird, auf der eine Gerade, welche die Richtung (Z-Achsenrichtung des Werkzeug-Koordinatensystems) des Schweißbrenners 1 repräsentiert und die Schweißlinie A-B plaziert sind, ist ein Winkel zwischen der Ebene γ und der Referenzebene Γ0 ein Arbeitswinkel θ. Außerdem ist, wenn eine vertikale (d. h. senkrechte) Linie g, die sich von einem Werkzeugmittelpunkt 2 aus erstreckt und vertikal zu der Schweißlinie A-B liegt, auf der Ebene γ festgelegt ist, ein Winkel zwischen einer Geraden, welche die Richtung (Z-Achsenrichtung des Werkzeug-Koordinatensystems) des Schweißbrenners 1 repräsentiert, und der Geraden g ein Transportwinkel Φ. Demzufolge ist der Arbeitswinkel θ ein Winkel um die Schweißlinie A-B herum, während der Transportwinkel Φ ein Winkel um die vertikale Linie g herum ist, die sich von der Schweißlinie A-B auf einer Referenzebene (der Arbeitsoberfläche) Γ0 aus erstreckt.
Beispielsweise wird beim Kehlnahtschweißen eine Lage, die als den Arbeitswinkel θ einen Winkel hat, der zwei Arbeitsoberflächen unterteilt, eingelernt. Wenn der Schweißbrenner 1 (oder sein Schweißdrahtteil) jedoch nahe an die Arbeitsoberfläche gebracht wird, kann ein Phänomen, wie ein Unterfahren, ein Überlappen oder dgl., infolge einer ungleichmäßigen Wärmeübertragung verursacht werden. Ferner tritt, wenn der Transportwinkel Φ übermäßig erhöht wird, um eine Wulstform zu glätten, ein sog. Eindringungsmangel-Phänomen auf. Wie aus diesem Beispiel ersichtlich, ist eine Schweißbrennerlage (allgemein die Roboterlage), die durch den Arbeitswinkel θ und den Transportwinkel Φ definiert ist, ein wichtiger Faktor, der die Qualität des Vorgangs, wie eines Schweißvorgangs oder eines Abdichtvorgangs, bestimmt.
Demzufolge muss eine Schweißbrennerlage, die durch einen Arbeitswinkel und einen Transportwinkel zu definieren ist, genau eingelernt werden. Aus diesem Grund muss bei einem tatsächlichen Positions-Einlernvorgang eine sorgfältige Tätigkeit ausgeübt werden, um den Arbeitswinkel und den Transportwinkel an jedem Einlernpunkt einzustellen. Wie zuvor beschrieben kann der Arbeitswinkel, wenn die X-Achsenrichtung des Werkzeug-Koordinatensystems dazu gebracht wird, mit einer Schweißlinienrichtung (Richtung des Wegs A-B in Fig. 2) zusammenzufallen, durch einen Schrittbetrieb um die X-Achse herum und richtige Einstellung des Transportwinkels durch den Schrittbetrieb um die Y-Achse herum richtig eingestellt werden.
In der Praxis ist es jedoch durch die positionsmäßige Beziehung zwischen einem Werkstück, das verschiedene Formen hat, und dem Roboter oft schwierig, die X-Achsenrichtung des Werkzeug-Koordinatensystems dazu zu bringen, mit der Schweißlinienrichtung zusammenzufallen. Um eine solche Schwierigkeit zu überwinden, gibt es ein Verfahren, bei dem anstelle der X-Achsenrichtung die Y- Achsenrichtung dazu gebracht wird, mit der Schweißlinienrichtung zusammenzufallen, und der Arbeitswinkel durch einen Schrittbetrieb um die Y-Achse herum richtig eingestellt wird, während der Transportwinkel durch einen Schrittbetrieb um die X-Achse herum richtig eingestellt wird. In diesem Fall ist es notwendig, eine Schritabetriebs-Taste niederzudrücken, die von derjenigen verschieden ist, die in einem normalen Fall niederzudrücken ist, in dem eine Lage richtig eingestellt wird, wenn dafür gesorgt wird, dass die X-Achsenrichtung und die Schweißlinienrichtung miteinander zusammenfallen.
Ferner kann es den Umständen nach einen Fall geben, in dem es schwierig ist, sowohl die X-Achsenrichtung als auch die Y-Achsenrichtung dazu zu bringen, mit der Schweißrichtung zusammenzufallen. In einem solchen Fall müssen der Schrittbetrieb um die X- Achsenrichtung herum und der Schrittbetrieb um die Y-Achsenrichtung herum kombiniert werden, um den Arbeitswinkel und den Transportwinkel richtig einzustellen. Eine solche Einstellungsprozedur erfordert jedoch nicht nur eine hochgradige Geschicklichkeit, sondern auch eine äußerst lange Zeit für den Einlernvorgang.
Wie in dem Vorstehenden unter Annahme eines Beispiels in Form eines Schweißroboters beschrieben, wird der Schrittbetrieb, der auf einem herkömmlichen Werkzeug-Koordinatensystem beruht, in Übereinstimmung mit einem Koordinatensystem ausgeführt, das der Lage einer Hand des Roboters entspricht, so dass er beim Einlernen einer Wegposition eines Roboters wirksam ist, der eine Hand hat, an der ein Werkzeug (ein Schweißbrenner, eine Abdichtpistole, eine Punktschweißpistole, ein Greifer oder dgl.) angebracht ist. Insbesondere schafft das herkömmliche Verfahren zum Schrittbetrieb wie in dem Vorstehenden unter Annahme eines Beispiels in Form eines Schweißroboters beschrieben ein wirksames Mittel für den Fall, in dem eine Lage eines Werkzeugs relativ zu einem Werkstück korrekt einzulernen ist.
In einigen Fällen kann es jedoch schwierig sein, einen Einstellvorgang für einen Arbeitswinkel, wie zum Einlernen einer Lage, zu verändern, während dafür gesorgt wird, eine spezifische Achse (die X-Achse) des Werkzeug-Koordinatensystems mit der Richtung einer Schweißlinie (allgemein einer Arbeitslinie, beispielsweise einer Abdichtlinie im Falle eines Abdichtroboters) zusammenfallen zu lassen. Genauer gesagt erwächst in einem Fall, in dem der Arbeitswinkel und der Transportwinkel richtig auf eine Achse (Y- Achse) eingestellt werden müssen, die nicht die zuvor genau angegebene Achse (X-Achse) ist, um sie mit der Richtung der Arbeitslinie zusammenfallen zu lassen, ein Problem derart, dass ein Schrittbetrieb erforderlich ist, der von dem herkömmlichen verschieden ist. Ferner ist, wenn es für beide der X- und Y-Achsen schwierig ist, sie mit der Richtung der Arbeitslinie zusammenfallen zu lassen, ein beschwerlicherer Schrittbetrieb erforderlich.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Schrittbetrieb in Anpassung an ein Schrittbetriebs- Koordinatensystem zu schaffen, das imstande ist, durch das gesamte Einlernen der Lage an jedem Einlernpunkt hindurch die Richtung einer Arbeitslinie, wie einer Schweißlinie, mit der Richtung einer spezifischen Koordinatenachse zusammenfallen zu lassen, um dadurch eine Steigerung der Leistungsfähigkeit eines Einlernvorgangs für einen Schweißroboter, einen Abdichtroboter oder dgl. zu vereinfachen und zu verbessern.
Um die zuvor genannte Aufgabe zu lösen, ist gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Schrittbetrieb für einen Roboter zum Veranlassen des Roboters, eine Schrittbewegung durchzuführen, durch Benutzen eines von Hand zu betätigenden Eingabemittels, das mit einer Roboter-Steuereinrichtung verbunden ist, vorgesehen, das Schritte umfasst zum Einstellen eines Werkzeugweg-Koordinatensystems durch Berechnen von Daten, welche die Richtung einer ersten Koordinatenachse repräsentieren, die mit einer Bewegungsweg-Richtung zusammenfällt, und von Daten, welche die Richtung einer zweiten Koordinatenachse repräsentieren, die senkrecht sowohl zu der ersten Koordinatenachse als auch einer Koordinatenachse liegt, die einer axialen Richtung eines Werkzeugs entspricht, auf der Grundlage von Positionsdaten fur die Bewegung längs des Wegs für den Roboter, dessen Werkzeug-Koordinatensystem eingestellt worden ist, und Speichern dieser berechneten Daten und Empfangen eines Ausgangssignals von dem von Hand zu betätigenden Eingabemittel, um den Roboter zu veranlassen, zumindest eine einer Drehschrittbewegung uni die erste Koordinatenachse herum, einer Parallelschrittvorbewegung in Richtung der ersten Koordinatenachse, einer Drehschrittbewegung um die zweite Koordinatenachse herum und einer Parallelschrittbewegung in Richtung der zweiten Koordinatenachse durchzufuhren.
Ein Schrittbetriebssystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in dem vorliegenden Anspruch 7 angegeben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Schrittbetrieb in Anpassung an ein Koordinatensystem durchzuführen, das eine Koordinatenachse, die mit einer Wegrichtung zusammenfällt, und eine Koordinatenachse hat, die senkrecht zu der Wegrichtung und dem axialen Zentrum des Werkzeugs liegt, so dass eine Werkzeuglage, wie ein Arbeitswinkel oder ein Transportwinkel, leicht durch Auswählen einer Koordinatenachse und Betätigen einer Schrittbetriebs-Taste, die in einem Betriebs-Schaltfeld vorgesehen ist, eingestellt werden kann:
Fig. 1 zeigt eine Darstellung zur Erklärung der Beziehung zwischen der Richtung eines Werkzeug-Koordinatensystems und der Richtung eines Schweißwegs eines Bogenschweißroboters.
Fig. 2 zeigt eine Darstellung zur Erklärung eines Arbeitswinkels und eines Transportwinkels eines Bogenschweißroboters.
Fig. 3 zeigt ein Haupt-Blockschaltbild, das eine Roboter-Steuereinrichtung darstellt, die benutzt werden kann, wenn die vorliegende Erfindung ausgeführt wird.
Fig. 4A zeigt eine Darstellung eines zweiten Beispiels für die Tastenanordnung eines Schrittbetriebs-Abschnitts in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
Fig. 4B zeigt eine Darstellung eines ersten Beispiels für die Tastenanordnung.
Fig. 5 zeigt eine Darstellung zur Erklärung eines Schweißwegs und eines Werkzeugweg-Koordinatensystems, auf dem ein Schrittbetrieb gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel basiert.
Fig. 6A u. Fig. 6B zeigen ein Flussdiagramm, welches das Prinzip der Verarbeitungsschritte veranschaulicht, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auszuführen sind.
Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass für jeden geraden Weg ein neues Koordinatensystem, d. h. ein "Werkzeugweg-Koordinatensystem" eingerichtet wird. Das Koordinatensystem wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben.
In bezug auf einen Weg A-B fällt die X-Achse des Werkzeugweg-Koordinatensystems mit dem Weg A-B zusammen, die Y-Achse steht vertikal zu der X-Achse und außerdem vertikal zu der Achse eines Werkzeugs, das in einem Startpunkt A des Wegs plaziert ist, und die Z-Achse fällt mit der Achse (Z-Achse des Werkzeug-Koordinatensystems) des Werkzeugs zusammen. Gemäß Fig. 5 sind in dem Werkzeugweg-Koordinatensystem für den Weg A-B die X-Achse, die Y- Achse und die Z-Achse durch XAB, YAB bzw. Zf repräsentiert. Ähnlich fällt in bezug auf einen Weg B-C die X-Achse des Werkzeugweg-Koordinatensystems mit dem Weg B-C zusammen, die Y-Achse weist in eine Richtung, die vertikal zu der X-Achse und vertikal zu der Achse eines Werkzeugs liegt, das in einem Startpunkt B des Wegs plaziert ist, und die Z-Achse fällt mit der Achse (Z-Achse des Werkzeug-Koordinatensystems) des Werkzeugs zusammen. Gemäß Fig. 5 sind in dem Werkzeugweg-Koordinatensystem für den Weg B-C die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse durch XBC, YBC bzw. Zf repräsentiert.
Als ein typisches Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das sich auf ein Verfahren zum Schrittbetrieb eines Roboters bezieht, welches das Werkzeugweg-Koordinatensystembenutzt, wird im folgenden ein Schrittbetrieb in einem Einlernvorgang für einen Schweißroboter beschrieben, der eine Bogenschweißung durchführt.
Im folgenden wird eine Roboter-Steuereinrichtung, die beim Ausführen der vorliegenden Erfindung benutzt werden kann, unter Bezugnahme auf das Haupt-Blockschaltbild gemäß Fig. 3 beschrieben.
Eine Roboter-Steuereinrichtung 10 hat eine zentrale Verarbeitungseinheit 11 (im folgenden als CPU bezeichnet). Mit der CPU 11 sind durch einen Bus 19 ein Speicher 12, der einen ROM ausmacht, ein Speicher 13, der einen RAM ausmacht, ein nichtflüchtiger Speicher 14, eine Eingabeeinrichtung 15, die als eine Schnittstelle zwischen der CPU 11 und ein externen Einrichtung dient, die eine Stromquelle (nicht gezeigt) eines Schweißwerkzeugs enthält, eine Schnittstelle 16 für ein Einlernoperationsschaltfeld 30 und ein Roboterachsensteuer-Abschnitt 17 verbunden, der den Betrieb jeder Achse eines Robotermechanismus-Abschnitts 20 durch eine Servoschaltung 18 steuert.
In dem ROM 12 ist ein Programm zum Steuern des gesamten Systems einschließlich der Roboter-Steuereinrichtung selbst gespeichert. Der RAM 13 wird benutzt, um vorübergehend die Daten für die durch die CPU 11 durchzuführenden Verarbeitungsschritte zu speichern. Der nichtflüchtige Speicher. 14 speichert nicht nur Betriebsprogramm-Daten des Roboters und verschiedene gesetzte Werte, die sich auf die Betätigungen der verschiedenen Abschnitte des Systems beziehen, sondern außerdem ein Programm, das sich auf die Einstellung eines Schrittbetrieb-Koordinatensystems (später zu beschreiben) und eines Schrittbewegens bezieht, das darauf beruht, und weitere verschiedene Daten.
Das Einlernoperations-Schaltfeld 30, das mit der Schnittstelle 16 verbunden ist, hat einen Schrittbetriebs-Abschnitt 40, der durch eine Eingabe von Hand einen Befehl an die Roboter-Steuereinrichtung 10 ausgeben kann. Der Schrittbetriebs-Abschnitt 40 hat eine Schrittbetriebs-Funktion, die ein herkömmliches Schema benutzt, und eine andere Funktion zum Veranlassen der CPU 11, eine Verarbeitung (später zu beschreiben) auszuführen, um einen Befehl für den Schrittbetrieb in Anpassung an ein Werkzeugweg-Koordinatensystem auszugeben.
Im folgenden werden die Tastenanordnung und die Tastenfunktionen des Schrittbetriebs-Abschnitts 40, der in diesem Ausführungsbeispiel eingesetzt wird, unter Bezugnahme auf Fig. 4A beschrieben.
Eine Koordinatensystem-Taste 41 dient zum Auswählen eines funktionsgemäßen Koordinatensystem für einen Schrittbetrieb. Die Koordinatensystem-Taste 41 kann nicht nur ein funktionsgemäßes Koordinatensystem (ein dreidimensionales orthogonales Koordinatensystem, wie ein Basis-Koordinatensystem, ein Benutzer-Koordinatensystem oder ein Werkzeug-Koordinatensystem) in einem Schrittbetrieb, der ein herkömmliches Schema benutzt, auswählen, sondern außerdem ein "Werkzeugweg-Koordinatensystem".
Tasten 42, 43 u. 44 sind Schrittbetriebs-Tasten, die sowohl für einen. Schrittbetrieb, der ein herkömmliches Schema benutzt, als auch für einen Schrittbetrieb gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt werden und Befehle für eine Schrittbewegung ausgeben, die sich auf die X-Achse, die Y-Achse bzw. die Z-Achse des Koordinatensystems beziehen, das durch die Koordinatensystem-Taste 41 ausgewählt ist. Umschalt-Tasten 46 bis 49 sind Tasten, wovon jede zusammen mit einer der Tasten 42, 42 u. 44 niederzudrücken ist, um eine Funktionsbetriebsart umzuschalten.
Diese Tasten werden im wesentlichen in den folgenden Verfahren benutzt. In jedem dieser Verfahren wird der Roboter gestoppt, wenn das gleichzeitige Niederdrücken der Tasten unterbrochen wird, was den Zustand in diesem Augenblick aufrechterhält, und wenn das gleichzeitige Niederdrücken neu begonnen wird, wird die Schrittbewegung wieder gestartet.
A. Wenn durch die Koordinatensystem-Taste 41 ein normales dreidimensionales orthogonales Koordinatensystem ausgewählt ist:
a) Wenn eine der Tasten 42, 43 u. 44 und die Umschalt-Taste 46 gleichzeitig niedergedrückt werden, wird ein Befehl für eine Dreh-Schrittbewegung um die X-Achse, die Y-Achse oder die Z-Achse (Minus-Richtung) des ausgewählten Koordinatensystems herum ausgegeben. Beispielsweise wird in einem Zustand, in dem durch die Koordinatensystem-Taste 41 ein Werkzeug-Koordinatensystem ausgewählt ist, wenn die Taste 42 und die Umschalt-Taste 46 gleichzeitig niedergedrückt werden, ein Befehl für eine Dreh-Schrittbewegung um die X-Achse (Minus-Richtung) des Werkzeug-Koordinatensystems herum ausgegeben.
b) Wenn eine der Tasten 42, 43 u. 44 und die Umschalt-Taste 47 gleichzeitig niedergedrückt werden, wird ein Befehl für eine Dreh-Schrittbewegung um die X-Achse, die Y-Achse oder die Z-Achse (Plus-Richtung) des ausgewählten Koordinatensystems herum ausgegeben. Beispielsweise wird in einem Zustand, in dem durch die Koordinatensystem-Taste 41 ein Basis-Koordinatensystem ausgewählt ist, wenn die Taste 43 und die Umschalt-Taste 47 gleichzeitig niedergedrückt werden, ein Befehl für eine Dreh-Schrittbewegung um die Y-Achse (Plus-Richtung) des Basis-Koordinatensystems herum ausgegeben.
c) Wenn eine der Tasten 42, 43 u. 44 und die Umschalt-Taste 48 gleichzeitig niedergedrückt werden, wird ein Befehl für eine Parallelschritt-Vorwärtsbewegung in der +X-Achsen-, der +Y-Achsen- oder der +Z-Achsenrichtung des ausgewählten Koordinatensystems ausgegeben. Beispielsweise wird in einem Zustand, in dem durch die Korrdinatensystem-Taste 41 ein Werkzeug-Koordinatensystem ausgewählt ist, wenn die Taste 44 und die Umschalt-Taste 48 gleichzeitig niedergedrückt werden, ein Befehl für eine Parallelschritt-Vorwärtsbewegung in der +Z-Achsenrichtung des Werkzeug-Koordinatensystems ausgegeben.
d) Wenn eine der Tasten 42 bis 44 und die Umschalt-Taste 49 gleichzeitig niedergedrückt werden, wird ein Befehl für eine Parallelschritt-Vorwärtsbewegung in der -X-Achsen-, der -Y-Achsen- oder der -Z-Achsenrichtung des ausgewählten Koordinatensystems ausgegeben. Beispielsweise wird in einem Zustand, in dem durch die Koordinatensystem-Taste 41 ein Benutzer-Koordinatensystem ausgewählt ist, wenn die Taste 42 und die Umschalt-Taste 49 gleichzeitig niedergedrückt werden, ein Befehl für eine Parallelschritt-Vorwärtsbewegung in der -Y-Achsenrichtung des Benutzer- Koordinatensystems ausgegeben.
Die zuvor beschriebenen Tastenbetätigungs-Verfahren sind im Grunde die gleichen wie diejenigen eines herkömmlichen Schemas. Der Schrittbetrieb gemäß der vorliegenden Erfindung wird auf der Grundlage der folgenden Tastenbetätigungs-Verfahren durchgeführt, nachdem das "Werkzeugweg-Koordinatensystem" durch die Koordinatensystem-Taste 41 ausgewählt ist.
B. Wenn das "Werkzeugweg-Koordinatensystem" durch die Koordinatensystem-Taste 41 ausgewählt ist:
a) Wenn die Taste 42 und die Umschalt-Taste 46 gleichzeitig niedergedrückt werden, wird ein Befehl für eine Dreh-Schrittbewegung um die X-Achse (Minus-Richtung) des Werkzeugweg-Koordinatensystems herum ausgegeben. Ähnlich wird, wenn die Taste 42 und die Umschalt-Taste 47 gleichzeitig niedergedrückt werden, ein Befehl für eine Dreh-Schrittbewegung um die X-Achse (Plus-Richtung) des Werkzeugweg-Koordinatensystems ausgegeben. Wie später beschrieben wird, kann durch gleichzeitiges Niederdrücken der Taste 42 und einer der Umschalt-Tasten 46 u. 47 ein Arbeitswinkel richtig eingestellt, werden.
b) Wenn die Taste 42 und die Umschalt-Taste 48 gleichzeitig niedergedrückt werden, wird ein Befehl für einen Parallelschritt- Vorbewegungsvorgang in der +X-Achsenrichtung des Werkzeugweg-Koordinatensystems ausgegeben. Ähnlich wird, wenn die Taste 42 und die Umschalt-Taste 49 gleichzeitig niedergedrückt werden, ein Befehl für eine Parallelschritt-Vorwärtsbewegung in der -X-Achsenrichtung des Werkzeugweg-Koordinatensystems ausgegeben.
c) Wenn die Taste 43 und die Umschalt-Taste 46 gleichzeitig niedergedrückt werden, wird ein Befehl für eine Dreh-Schrittbewegung um die Y-Achse (Minus-Richtung) des Werkzeugweg-Koordinatensystems herum ausgegeben. Ähnlich wird, wenn die Taste 43 und die Taste 47 gleichzeitig niedergedrückt werden, ein Befehl für eine Dreh-Schrittbewegung um die Y-Achse (Plus-Richtung) des Werkzeugweg-Koordinatensystems herum ausgegeben. Wie später beschrieben kann durch gleichzeitiges Niederdrücken de Taste 43 und einer der Umschalt-Tasten 46 u. 47 ein Transportwinkel richtig eingestellt werden.
d) Wenn die Taste 43 und die Umschalt-Taste 48 gleichzeitig niedergedrückt werden, wird ein Befehl für einen Parallelschritt- Vorbewegungsvorgang in der +Y-Achsenrichtung des Werkzeugweg-Koordinatensystems ausgegeben. Ähnlich wird, wenn die Taste 43 und die Umschalt-Taste 49 gleichzeitig niedergedrückt werden, ein Befehl für eine Parallelschritt-Vorwärtsbewegung in der -Y-Achsenrichtung des Werkzeugweg-Koordinatensystems ausgegeben.
e) Wenn die Taste 44 und die Umschalt-Taste 46 gleichzeitig niedergedrückt werden, wird ein Befehl für eine Dreh-Schrittbewegung um die Z-Achse (Minus-Richtung) des Werkzeugweg-Koordinatensystems herum ausgegeben. Ähnlich wird, wenn die Taste 44 und die Umschalt-Taste 47 gleichzeitig niedergedrückt werden, ein Befehl für eine Dreh-Schrittbewegung um die Z-Achse (Plus-Richtung) des Werkzeugweg-Koordinatensystems herum ausgegeben.
f) Wenn die Taste 44 und die Umschalt-Taste 48 gleichzeitig niedergedrückt wewrden, wird ein Befehl für einen Parallelschritt-Vorbewegungsvorgang in der +Z-Achsenrichtung des Werkzeugweg-Koordinatensystems ausgegeben. Ähnlich wird, wenn die Taste 44 und die Umschalt-Taste 49 gleichzeitig niedergedrückt werden, ein Befehl für eine Parallelschritt-Vorwärtsbewegung in der Z-Achsenrichtung des Werkzeugweg-Koordinatensystems ausgegeben.
Genauer gesagt hält die Schrittbetriebs-Taste 44, die auf die Z- Achse bezogen ist, selbst dann, wenn das "Werkzeugweg-Koordinatensystem" durch die Koordinatensystem-Taste 41 ausgewählt ist, die gleiche Funktion wie diejenige aufrecht, die zur Verfügung steht, wenn das "Werkzeug-Koordinatensystem" ausgewählt ist.
Auf der Grundlage der Systemanordnung und der Funktion, die im Vorstehenden beschrieben wurden, und unter der Annahme eines Einlernvorgangs in bezug auf eine Schweißlinie, die den Weg hat, der in Fig. 5 gezeigt ist, werden im folgenden die Tastenbetätigung, die durch eine Bedienungsperson durchzuführen ist, und das Prinzip der Verarbeitung, die durch die CPU 11 auszuführen ist, unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm, das in Fig. 6 gezeigt ist, beschrieben. In diesem Fall sei außerdem angenommen, dass normale Koordinatensysteme (ein Basis-Koordinatensystem, ein Benutzer- Koordinatensystem und dgl.), die ein Werkzeug-Koordinatensystem enthalten, bereits durch ein bekanntes Verfahren eingestellt worden sind.
1. Zuerst wird durch die Koordinatensystem-Taste 41 ein normales Koordinatensystem (ein Werkzeug-Koordinatensystem, ein Basis-Koordinatensystem oder ein Benutzer-Koordinatensystem) richtig ausgewählt, und dann werden die Tasten 42, 43 u. 44 und die Umschalt-Tasten 48 u. 49 betätigt, um auf diese Weise einen Roboter in einem Schrittbetrieb derart zu bewegen, dass ein Werkzeugmittelpunkt (eine Spitze eines Schweißbrenners) ein Position A, den Startpunkt des Wegs A-B, erreicht.
2. Dann wird eine Einlern-Taste (nicht gezeigt) des Einlernoperations-Schaltfelds 30 betätigt, um dem Roboter die Position einzulernen. Da die Lage später richtig eingestellt werden kann, ist es für den Roboter ausreichend, ihm eine ungefähre Lage einzulernen.
3. Ähnlich wird der Roboter in einem Schrittbetrieb vorbewegt, bis der Werkzeugmittelpunkt eine Position B, den Startpunkt des nächsten Wegs B-C, erreicht, und dem Roboter wird die Position eingelernt. Für die Lage ist es wie in dem Fall des Benutzens der Position A für den Roboter ausreichend, ihm eine ungefähre Lage einzulernen.
4. Ähnlich wird der Roboter (wenn ein anderer Weg mit dem Weg B-C verbunden ist) in einem Schrittbetrieb vorbewegt, bis der Werkzeugmittelpunkt die Position C erreicht, und dem Roboter wird die Position C eingelernt. Für die Lage ist es wie in den Fällen des Benutzens der Positionen A u. B für den Roboter ausreichend, ihm eine ungefähre Lage einzulernen.
Durch die zuvor beschriebenen Schritte 2 bis 4 werden Positionsdaten für die Bewegung auf dem Weg ohne Erfordernis einer hohen Genauigkeit bezüglich einer Werkzeuglage berechnet und in der Roboter-Steuereinrichtung gespeichert. Ferner werden notwendige Operationen, wie eine Registrierung des Namens eines Betriebsprogramms, durch das der Weg A-B-C verfolgt wird, durchgeführt. In diesem Fall wird der Name des Betriebsprogramms als PR1 registriert.
5. Es wird eine Betriebsartauswahl-Taste (nicht gezeigt) des Einlernoperations-Schaltfelds 30 betätigt, um eine Schrittbewegungs-Betriebsart einzustellen, und es wird das Programm PR1, das in dem zuvor beschriebenen Schritt 4 registriert wurde, genau angegeben. In diesem Zustand wird der Roboter mit einer Schrittbewegung zu der Position A bewegt.
Da diese Verarbeitungsschritte, die bis zu dieser Stufe durchgeführt werden, die gleichen wie diejenigen beim Stand der Technik sind, werden Beschreibungen derselben an dieser Stelle fortgelassen.
6. Durch die Koordinatensystem-Taste 41 wird ein "Werkzeugweg- Koordinatensystem" ausgewählt. Das sich ergebende Ausgangssignal wird von der CPU 11 empfangen (Schritt S1), um einen Parameter zum Definieren des Werkzeugweg-Koordinatensystems zu berechnen. In dieser Stufe werden Einheitsvektoren < eXAB> u. < eYAB> , welche die Richtungen der X-Achse (XAB) und der Y-Achse (YAB) in bezug auf den Weg A-B repräsentieren, und Einheitsvektoren < eXBC> u. < eYBC> , welche die Richtungen der X-Achse (XBC) und der Y-Achse (YBC) in bezug auf den Weg B-C repräsentieren, berechnet. Das Ergebnis der Berechnung wird in dem nichtflüchtigen Speicher 14 gespeichert(Schritt S2). Es muss jedoch angemerkt werden, dass die Y-Achsen (YAB u. YBC), die für jede Zone zu berechnen sind, nicht immer auf einer Referenzebene Γ0 (Arbeitsoberfläche) plaziert werden müssen.
Der Einheitsvektor < exAB> wird aus den Positionsdaten der Positionen A u. B berechnet, und der Einheitsvektor < eXBC> wird aus den Positionsdaten der Positionen B u. C berechnet. Ferner wird der Einheitsvektor < eYAB> als ein Einheitsvektor berechnet, der vertikal zu dem Einheitsvektor < eYBC> und vertikal zu der axialen Richtung des Werkzeugs in der Position A liegt, und der Einheitsvektor < eYBC> wird als ein Einheitsvektor berechnet, der vertikal zu dem Einheitsvektor < eXBC> und der axialen Richtung des Werkzeugs liegt. Für die axiale Richtung des Werkzeugs wird die Z- Achse (in Fig. 5 durch Zt bezeichnet) eines Werkzeug-Koordinatensystems direkt als die Z-Achse des "Werkzeugweg-Koordinatensystems" benutzt. Wie zuvor beschrieben fällt in dem "Werkzeugweg- Koordinatensystem", wenn sich der Roboter (Werkzeugmittelpunkt) in der Position A befindet, eine X-Achse mit dem Weg A-B zusammen, eine Z-Achse fällt mit der Z-Achse des Werkzeug-Koordinatensystems zusammen, und eine Y-Achse liegt vertikal zu beiden der X- und Y-Achsen. Genauer gesagt ist der Einheitsvektor in der Y-Achsenrichtung ein äußeres Produkt des Einheitsvektors in der X-Achsenrichtung und des Einheitsvektors in der Z-Achsenrichtung. Da die X-Achse nicht vertikal zu der Z-Achse liegt, ist anzumerken, dass das "Werkzeugweg-Koordinatensystem" kein orthogonales Koordinatensystem ist.
7. Durch Durchlaufen der zuvor beschriebenen Schritte wird es möglich, einen Schrittbetrieb auf der Grundlage eines Werkzeugweg-Koordinatensystems durchzuführen, und auf diese Weise können ein Arbeitswinkel und ein Transportwinkel in bezug auf die Position A durch die folgende Tastenbetätigung richtig eingestellt werden. Wenn notwendig werden eine Richtungseinstellung (Richtung einer Schweißwerkzeug-Oberfläche) um die Schweißwerkzeug-Achse herum und eine Positionseinstellung (Annäherung an die Arbeitsoberfläche/Einstellung einer Wegbewegung und Einstellung einer Draht-Vorstehlänge) längs der Schweißwerkzeug-Achsenrichtung durchgeführt.

7-1. [Einstellung des Arbeitswinkels]

Der Arbeitswinkel wird durch eine Schrittbewegung richtig eingestellt, die durch gleichzeitiges Niederdrücken der Taste 42 und der Umschalt-Taste 46 oder 47 durchgeführt wird. Um den Arbeitswinkel zu erhöhen, werden die Taste 42 und die Umschalt-Taste 46 gleichzeitig niedergedrückt. Um den Arbeitswinkel herabzusetzen, werden die Taste 42 und die Umschalt-Taste 7 gleichzeitig niedergedrückt.
Genauer gesagt setzt sich der Verarbeitungsfluss, wenn die Taste 42 und die Umschalt-Taste 46 oder 47 gleichzeitig niedergedrückt werden, von einem Befehlerwartungszustand (Schritt S3) zu Schritt S10 bis Schritt S4 fort, um einen Prozess für eine Dreh-Schrittbewegung um die X-Achse (um die Achsenposition A) XAB herum in bezug auf die Position A) des Werkzeugweg-Koordinatensystems durchzuführen. Da ein Berechnungsprozess für eine Schrittbewegung um eine bekannte Gerade (Koordinatenachse) herum bekannt ist, weil dies ein Prozess in einem herkömmlichen Schrittbetrieb ist, ist eine Beschreibung desselben an dieser Stelle fortgelassen (Gleiches gilt im folgenden).

7-2. [Einstellung des Transportwinkels]

Der Transportwinkel wird durch eine Schrittbewegung richtig eingestellt, die durch gleichzeitiges Niederdrücken der Taste 43 und der Umschalt-Taste 46 oder 47 durchgeführt wird. Um den Transportwinkel zu erhöhen, werden die Taste 43 und die Umschalt-Taste 47 gleichzeitig niedergedrückt. Um den Transportwinkel herabzusetzen, werden die Taste 43 und die Umschalt-Taste 46 gleichzeitig niedergedrückt.
Genauer gesagt setzt sich der Verarbeitungsfluss, wenn die Taste 43 und die Umschalt-Taste 46 oder 47 gleichzeitig niedergedrückt werden, von einem Befehlerwartungszustand (Schritt S3) zu Schritt S11 bis Schritt S4 und Schritt S5 fort, um einen Prozess für eine Dreh-Schrittbewegung um die Y-Achse (um die Achse YAB in bezug auf die Position A) des Werkzeugweg-Koordinatensystems durchzuführen.

7-3. [Einstellung der Richtung um die Schweißwerkzeug-Achse herum (Einstellung der Richtung der Schweißwerkzeug-Oberfläche)]

Eine Einstellung der Richtung um die Schweißwerkzeug-Achse herum wird durch eine Schrittbewegung vorgenommen, die durch gleichzeitiges Niederdrücken der Taste 44 und der Umschalt-Taste 46 oder 47 gegeben ist. Die Umschalt-Tasten 46 u. 47 werden abhängig von der Richtung der Drehbewegung selektiv benutzt. Genauer gesagt setzt sich der Verarbeitungsfluss, wenn die Taste 44 und die Umschalt-Taste 46 oder 47 gleichzeitig niedergedrückt werden, von einem Befehlerwartungszustand (Schritt S3) zu Schritt S12 bis Schritt S4, Schritt S5 und Schritt S6 fort, um einen Prozess für eine Dreh-Schrittbewegung um die Z-Achse (durch Zt repräsentiert) des Werkzeug-Koordinatensystems herum auszuführen.

7-4. [Einstellung der Position längs der Schweißwerkzeug-Achsen richtung]

Die Einstellung der Position längs einer Schweißwerkzeug-Achsenrichtung wird durch eine Schrittbewegung vorgenommen, die durch gleichzeitiges Niederdrücken der Taste 44 und der Umschalt-Taste 48 oder 49 gegeben ist. Die Umschalt-Tasten 48 u. 49 werden abhängig von der Richtung (Annäherung/Wegbewegung) der Parallelbewegung selektiv benutzt. Genauer gesagt setzt sich der Verarbeitungsfluss, wenn die Taste 44 und die Umschalt-Taste 46 oder 47 niedergedrückt werden, von einem Befehlerwartungszustand (Schritt 53) bis zu Schritt S13 bis Schritt S4, Schritt S5, Schritt S6 und Schritt S7 fort, um einen Prozess für eine Parallelschrittbewegung längs der Z-Achse (durch Zt repräsentiert) des Werkzeug-Koordinatensystems auszuführen.

7-5. [Parallelschrittbewegung in X-Achsenrichtung]

Eine Parallelbewegung in der X-Achsenrichtung des Werkzeugweg- Koordinatensystems wird durch eine Schrittbewegung durchgeführt, die durch gleichzeitiges Niederdrücken der Taste 42 und der Umschalt-Taste 48 oder 49 gegeben ist. Wenn die Taste 42 und die Umschalt-Taste 48 oder 49 gleichzeitig niedergedrückt werden, setzt sich der Verarbeitungsfluss von einem Befehlerwartungszustand. (Schritt S3) zu Schritt S14 bis Schritt S4 und bis Schritt 58 fort, um einen Prozess für eine Parallelschrittbewegung in der X-Achsenrichtung auszuführen.

7-6. [Parallelschrittbewegung in Y-Achsenrichtung]

Eine Parallelbewegung in der Y-Achsenrichtung des Werkzeugweg- Koordinatensystems wird durch eine Schrittbewegung durchgeführt, die durch gleichzeitiges Niederdrücken der Taste 43 und der Umschalt-Taste 48 oder 49 gegeben ist. Wenn die Taste 43 und die Umschalt-Taste 48 oder 49 gleichzeitig niedergedrückt werden, setzt sich der Verarbeitungsfluss von einem Befehlerwartungszustand (Schritt S3) bis Schritt S15 durch Schritt S4 bis Schritt S9 fort, um einen Prozess für eine Parallelschrittbewegung in der Y-Achsenrichtung durchzuführen.
8. Auf die Vervollständigung der Einstellung hin, die sich auf die Position A bezieht, wie dies zuvor beschrieben wurde, wird eine Einlern-Taste (nicht gezeigt) niedergedrückt. Als Ergebnis werden die Positionsdaten einer Position (die natürlich eine Werkzeuglage enthalten) eines Roboters (Werkzeugmittelpunkts) in diesem Punkt gebildet und in dem nichtflüchtigen Speicher 14 gespeichert (dieser Prozess ist in dem Flussdiagramm fortgelassen).
9. Wenn eine Start-Taste (nicht gezeigt) niedergedrückt wird, nachdem wieder eine Schrittbewegungs-Betriebsart zustande gebracht ist, verläßt der Verarbeitungsfluss den Zyklus aus den Schritten S3 bis S15 und setzt sich durch Schritt S16 zu Schritt S17 fort, um den Roboter mit einer Schrittbewegung zu der Position B (unter Aufrechterhaltung der Werkzeugweg-Schrittbetriebsart) zu bewegen. Wenn durch Betätigen der Koordinatensystem-Taste 41 ein anderes Koordinatensystem (beispielsweise das Werkzeug- Koordinatensystem) ohne Einstellung einer Schrittbewegungs-Betriebsart ausgewählt wird, wird ein Befehl zum Beenden der Werkzeugweg-Schrittbewegungs-Betriebsart ausgegeben, und der Prozess für die Werkzeugweg-Schrittbewegungs-Betriebsart wird einmal beendet.
10. Wenn der Roboter die Position B erreicht, wird in Schritt S3 ein Befehlerwartungszustand hergestellt. Von diesem Schritt an wird das Positionseinlernen bezogen auf die Position B nach Prozeduren durchgeführt, die ähnlich denjenigen in den zuvor beschriebenen Schritten 7 bis 9 sind. Die Position B kann als zugehörig zu der Zone AB und der Zone BC betrachtet werden. Fig. 5 zeigt: einen Fall, in dem die Position B als Punkt angesehen wird, der zu der Zone BC gehört. Die Richtung der X-Achse des Werkzeugweg-Koordinatensystems wird in die Richtung des Wegs B-C (Richtung des Einheitsvektors < exBC> ) gebracht, und die Richtung der Y-Achse wird in die Richtung (Richtung des Einheitsvektors < eYBC> ) gebracht, der vertikal zu der Richtung des Wegs B-C liegt. In diesem Fall wird beispielsweise, wenn die Taste 42 und die Umschalt-Taste 46 oder 47 gleichzeitig niedergedrückt werden, ein Prozess für eine Dreh-Schrittbewegung um die XBC-Achse herum (Einstellung eines Arbeitswinkels für den Weg B-C) ausgeführt. Ähnlich wird, wenn die Taste 43 und die Umschalt-Taste 48 oder 49 gleichzeitig niedergedrückt werden, ein Prozess für eine Dreh- Schrittbewegung um die YBC-Achse herum (Einstellung eines Transportwinkels für den Weg B-C) ausgeführt.
Ähnlich wird auf die Vervollständigung der Einstellung und des Einlernens der Position in bezug auf die Position B hin der Roboter zu der Position C bewegt, und es werden eine Einstellung in bezug auf die Position C und das Einlernen der Position durchgeführt. Da die Position C der Endpunkt ist, wird die Position C als ein Punkt angesehen, der zu dem Weg B-C gehört. Daher ist die Funktion jeder Taste in einem Werkzeugweg-Schrittbetrieb die gleiche wie die Funktion im Falle einer Einstellung in bezug auf die Position B.
Auf die Vervollständigung des Positionseinlernens in bezug auf die Position C hin wird, wenn irgendein anderes Koordinatensystem durch Betätigen der Koordinatensystem-Taste 41 ausgewählt wird, ein Befehl zum Beenden der Werkzeugweg-Schrittbewegungs-Betriebsart (JA in Schritt S16) ausgegeben, und die Verarbeitung in der Werkzeugweg-Schrittbewegungs-Betriebsart wird beendet. Die Tastenbetätigung und die Prozedur der Verarbeitung sind zuvor in bezug auf den Fall beschrieben worden, in dem die in Fig. 4A gezeigte Tastenanordnung eingesetzt wird. Es können jedoch verschiedene Tastenanordnungen, die anders als die zuvor beschriebene Tastenanordnung aufgebaut sind, eingesetzt werden. Eine der verschiedenen Tastenanordnungen ist als ein Beispiel in Fig. 4B gezeigt. Die Anordnung und die Funktionen der Tasten, die in Fig. 4B gezeigt sind, sind die folgenden:
Eine Koordinatensystem-Taste 51 ist zum Auswählen eines Koordinatensystems bestimmt, das an einen Schrittbetrieb angepasst ist. Die Koordinatensystem-Taste 51 kann, nicht nur ein Koordinatensystem auswählen, das an einen Schrittbetrieb gemäß einer herkömmlichen Art und Weise (ein dreidimensionales orthogonales Koordinatensystem, wie ein Basis-Koordinatensystem, ein Benutzer- Koordinatensystem oder ein Werkzeug-Koordinatensystem und ein Individualachsen-Koordinatensystem) angepasst ist, sondern auch ein Werkzeugweg-Koordinatensystem.
Tasten 53A, 53B, 54A, 54B, ... 58A, 58B sind Schrittbetriebs-Tasten, die in einem Schrittbetrieb herkömmlicher Art und Weise und einem Schrittbetrieb gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt werden können. Diese Tasten geben Befehle für eine Schrittbewegung bezogen auf die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse des Koordinatensystems, das durch die Koordinatensystem-Taste 51 ausgewählt ist, und auf Achsen (J1 bis J6) aus. Eine Umschalt-Taste 52 veranlasst, wenn sie gleichzeitig mit einer der Schrittbetriebs- Tasten 53A bis 58B niedergedrückt wird, dass die Funktionsbetriebsart umgeschaltet wird.
Das Prinzip der tatsächlichen Prozedur wird im folgenden beschrieben.
Wie in dem Fall der Tastenanordnungen, die in Fig. 4A gezeigt sind, wird der Roboter, wenn das gleichzeitige Niedeerdrücken von Tasten, die für eine Schrittbewegung erforderlich sind, unterbrochen wird, in diesem Zustand gestoppt. Wenn jedoch das gleichzeitige Niederdrücken wieder aufgenommen wird, wird die Schrittbewegung wieder gestartet.
A. Wenn ein normales dreidimensionales orthogonales Koordinatensystem durch die Koordinatensystem-Taste 51 ausgewählt ist:
a) Wenn eine der Schrittbetriebs-Tasten 53A, 53B, 54A, 54B, 55A u. 55B und die Umschalt-Taste 52 gleichzeitig niedergedrückt werden, wird ein Befehl für eine Parallelbewegung längs der ±X- Achse, der ±Y-Achse und der ±Z-Achse des ausgewählten Koordinatensystems ausgegeben. Beispielsweise wird, wenn die Schrittbetriebs-Taste 53A und die Umschalt-Taste 52 gleichzeitig niedergedrückt werden, während durch die Koordinatensystem-Taste 51 ein Werkzeug-Koordinatensystem ausgewählt ist, ein Befehl für eine Parallelschrittbewegung längs der -X-Achsenrichtung des Werkzeug- Koordinatensystems ausgegeben, und wenn die Schrittbetriebs-Taste 54B und die Umschalt-Taste 52 gleichzeitig niedergedrückt werden, wird ein Befehl für eine Parallelschrittbewegung längs der ±Y- Achsenrichtung des Werkzeug-Koordinatensystems ausgegeben.
b) Wenn eine der Schrittbetriebs-Tasten 56A, 56B, 57A, 57B, 58A u. 58B und die Umschalt-Taste 52 gleichzeitig niedergedrückt werden, wird ein Befehl für eine Drehbewegung um die X-Achse, die Y-Achse oder die Z-Achse (±Richtung) des ausgewählten Koordinatensystems herum ausgegeben. Beispielsweise wird, wenn die Schrittbetriebs-Taste 56A und die Umschalt-Taste 52 gleichzeitig niedergedrückt werden, während durch die Koordinatensystem-Taste 51 ein Benutzer-Koordinatensystem ausgewählt ist, ein Befehl für eine Dreh-Schrittbewegung um die X-Achse (Minus-Richtung) des Benutzer-Koordinatensystems herum ausgegeben, und wenn die Schrittbetriebs-Taste 58A und die Umschalt-Taste 52 gleichzeitig niedergedrückt werden, wird ein Befehl für eine Dreh-Schrittbewegung um die Z-Achse (Plus-Richtung) des Benutzer-Koordinatensystems herum ausgegeben.
8. Wenn ein Koordinatensystem mit verschiedenartigen Achsen durch die Koordinatensystem-Taste 51 ausgewählt ist:
a) Wenn eine der Schrittbetriebs-Tasten 53A, 54A, ... 57A u. 58A und die Umschalt-Taste 52 gleichzeitig niedergedrückt werden, wird ein Befehl für eine Achsenvorbewegungs-Schrittbewegung in einer Minus-Richtung in bezug auf Achsen J1 bis J6 ausgegeben. Beispielsweise wird, wenn die Schrittbetriebs-Taste 56A und die Umschalt-Taste 52 gleichzeitig niedergedrückt werden, ein Befehl für eine axiale Vorbewegungs-Schrittbewegung der Achse J1 (Minus- Richtung) ausgegeben. Wenn die Schrittbetriebs-Taste 57B und die Umschalt-Taste 52 gleichzeitig niedergedrückt werden, wird ein Befehl für eine axiale Vorbewegungs-Schrittbewegung der Achse J5 (Plus-Richtung) ausgegeben.
Eine Tastenbetätigung in den Fällen A u. B ist im Grunde nicht von derjenigen in dem Fall eines herkömmlichen Schemas verschieden. Wenn ein Schrittbewegungs-Vorgang gemäß der vorliegenden Erfindung unter Benutzung der Tastenanordnung dieses Ausführungsbeispiels durchzuführen ist, wird zuerst ein Werkzeugweg-Koordinatensystem ausgewählt, und dann werden die Tasten wie folgt betätigt (s. besonders 3-2):
C. Wenn das "Werkzeugweg-Koordinatensystem" durch die Koordinatensystem-Taste 51 ausgewählt ist:
a) Wenn eine der Schrittbetriebs-Tasten 53A, 53B, 54A, 54B, 55A u. 55B und die Umschalt-Taste 52 gleichzeitig niedergedrückt werden, wird ein Befehl für eine Parallelbewegung längs der ±X- Achse, der ±Y-Achse oder der +Z-Achse des Werkzeugweg-Koordinatensystems ausgegeben. Beispielsweise wird, wenn die Schrittbetriebs-Taste 55A und die Umschalt-Taste 52 gleichzeitig niedergedrückt werden, ein Befehl für eine Parallelschrittbewegung längs der -Z-Achsenrichtung des Werkzeugweg-Koordinatensystems ausgegeben. Wenn die Schrittbetriebs-Taste 55B und die Umschalt- Taste 52 gleichzeitig niedergedrückt werden, wird ein Befehl für eine Parallelschrittbewegung längs der +Z-Achsenrichtung des Werkzeugweg-Koordinatensystems ausgegeben.
b) Wenn eine der Schrittbetriebs-Tasten 56A, 56B, 57A, 57B, 58A u. 58B und die Umschalt-Taste 52 gleichzeitig niedergedrückt werden, wird ein Befehl für eine Dreh-Schrittbewegung um die X- Achse, die Y-Achse oder die Z-Achse (+ Richtung) des Werkzeugweg- Koordinatensystems herum ausgegeben. Beispielsweise wird, wenn die Schrittbetriebs-Taste 56A und die Umschalt-Taste 52 gleichzeitig niedergedrückt werden, ein Befehl für eine Dreh-Schrittbewegung um die X-Achse (Minus-Richtung) des Werkzeugweg-Koordinatensystems herum ausgegeben. Wenn die Schrittbetriebs-Taste 57B und die Umschalt-Taste 52 gleichzeitig niedergedrückt werden, wird ein Befehl für eine Dreh-Schrittbewegung um die Y-Achse (Plus-Richtung) des Werkzeugweg-Koordinatensystems herum ausgegeben.
Genauer gesagt kann, wenn die Schrittbetriebs-Tasten 56A u. 56B selektiv niedergedrückt werden, während die Umschalt-Taste 52 niedergedrückt ist, eine Einstellung des Transportwinkels vorgenommen werden. Um den Arbeitswinkel einzustellen, wird eine Betätigung dergestalt benutzt, dass die Umschalt-Taste 52 und eine der Schrittbetriebs-Tasten 57A u. 57B gleichzeitig niedergedrückt werden.
Wenn eine Tastenbetätigung gemäß dem zuvor beschriebenen Betätigungsverfahren mit der in Fig. 4B gezeigten Tastenanordnung ausgeführt wird, wird ersichtlich, dass die gleiche Verarbeitung wie diejenige, die anhand des Beispiels beschrieben wurde, das die in Fig. 4A gezeigte Tastenanordnung benutzt, durch die CPU 11 durchgeführt werden kann.
Obwohl das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Heranziehung eines Bogenschweißroboters als ein Beispiel beschrieben wurde, ist ersichtlich, dass das Ausführungsbeispiel im wesentlichen das gleiche sein wird, wenn die Anwendung in eine andere geändert wird, allerdings mit der Ausnahme, dass das Werkzeug gegen eine andere Art (beispielsweise gegen eine Abdichtpistole, eine Punktschweißpistole oder einen Greifer) ausgetauscht wird.
Wie zuvor beschrieben worden ist, wird es gemäß der vorliegenden Erfindung immer möglich, einen Schrittbetrieb in Anpassung an ein Koordinatensystem durchzuführen, das eine Koordinatenachse, die mit einer Wegrichtung zusammenfällt, und eine Koordinatenachse hat, die vertikal zu der zuvor genannten Koordinatenachse und vertikal zu der Achse des Werkzeugs liegt. Daher kann die Werkzeuglage, wie ein Arbeitswinkel und ein Transportwinkel, direkt richtig eingestellt werden. Wenn die vorliegende Erfindung auf einen Einlernvorgang in einem Fall angewendet wird, in dem eine präzise Werkzeuglage erforderlich ist, können die Leistungsfähigkeit und die Zuverlässigkeit des Einlernvorgangs deutlich verbessert werden. Insbesondere dann, wenn die vorliegende Erfindung auf einen Bogenschweißroboter angewendet wird, können ein angemessener Arbeitswinkel und ein angemessener Transportwinkel schnell eingelernt werden, so dass ein Schweißnahtfehler, der durch ein Unterfahren, ein Überlappen, einen Eindringmangel oder dgl. verursacht wird, leicht verhindert werden kann.

Claims

1. Verfahren zum Schrittbetrieb für einen Roboter zum Veranlassen des Roboters, eine Schrittbewegung auszuführen, durch Benutzen eines von Hand zu betätigenden Eingabemittels (30), das mit einer Roboter-Steuereinrichtung (10) verbunden ist, gekennzeichnet durch Schritte zum

(a) Einstellen eines Werkzeugweg-Koordinatensystems (XYZ) durch Berechnen von. Daten, welche die Richtung einer ersten Koordinatenachse (X) repräsentieren, die mit einer Bewegungsweg-Richtung (AB) zusammenfällt, und von Daten, welche die Richtung einer zweiten Koordinatenachse (Y) repräsentieren, die senkrecht sowohl zu der ersten Koordinatenachse (X) als auch einer Koordinatenachse (Z) liegt, die einer axialen Richtung eines Werkzeugs (1) entspricht, auf der Grundlage von Positionsdaten fur die Bewegung längs des Wegs (AB) für den Roboter, dessen Werkzeug-Koordinatensystem eingestellt worden ist, und Speichern dieser berechneten Daten und

(b) Empfangen eines Ausgangssignals von dem von Hand zu betätigenden Eingabemittel (30), um den Roboter zu veranlassen, zumindest eine einer Drehschrittbewegung um die erste Koordinatenachse (X) herum, einer Parallelschrittvorbewegung in Richtung der ersten Koordinatenachse, einer Drehschrittbewegung um die zweite Koordinatenachse (Y) herum und einer Parallelschrittbewegung in Richtung der zweiten Koordinatenachse durchzufuhren.

2. Verfahren zum Schrittbetrieb eines Roboters nach Anspruch 1, das ferner, nachdem Schritt (b) durchgeführt ist, einen Schritt zum Veranlassen des Roboters umfasst, eine Parallelschrittbewegung in einer Richtung längs einer Koordinatenachse (Z), die der axialen Richtung des Werkzeugs (1) entspricht, unter den Koordinatenachsen des Werkzeug-Koordinatensystems durchzuführen.

3. Verfahren zum Schrittbetrieb eines Roboters nach Anspruch 1 oder 2, das ferner, nachdem Schritt (b) durchgeführt ist, einen Schritt zum Veranlassen des Roboters umfasst, eine Drehschrittbewegung um die Achse (Z) des Werkzeugs (1) herum durchzuführen, die einer der Koordinatenachsen des Werkzeug- Koordinatensystems entspricht.

4. Verfahren zum Schrittbetrieb eines Roboters nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Schritt (b) für den Roboter ausgeführt wird, der in eine Position bewegt wird, die durch die Positionsdaten bestimmt ist.

5. Verfahren zum Schrittbetrieb eines Roboters nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Positionsdaten für die Bewegung längs des Wegs (AB) in der Roboter-Steuereinrichtung (10) durch vorbereitendes Positionseinlernen gebildet werden, das keine Genauigkeit hinsichtlich der Werkzeuglage erfordert.

6. Verfahren zum Schrittbetrieb eines Roboters nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Roboter ein Bogenschweiß-Roboter ist, der Arbeitswinkel durch eine Dreh- Schrittbewegung um die erste Koordinatenachse (X) herum eingestellt wird und der Transportwinkel durch eine Drehschrittbewegung um die zweite Koordinatenachse (Y) herum eingestellt wird.

7. Schrittbetriebssystem eines Roboters, gekennzeichnet durch

ein Koordinatensystem-Auswahlmittel (41), das in der Lage ist, eines aus einer Vielzahl von Koordinatensystemen auszuwählen, die ein Werkzeug-Koordinatensystem enthalten, das in einer Roboter-Steuereinrichtung (10) gespeichert ist,

ein Schrittbewegungsbefehls-Ausgabemittel, das eine Vielzahl von Tasten (42 bis 49) umfasst, die einen Befehl, welcher der ausgewählten Taste entspricht, zum Veranlassen eines von dem Roboter getragenen Werkzeugs (1) ausgeben, eine Drehbewegung oder eine Parallelbewegung um die Koordinatenachse herum oder längs derselben in dem Koordinatensystem, das durch das Koordinatensystem-Auswahlmittel (41)ausgewählt ist, durchzufuühren,

ein Positions-Einlernmittel zum Einlernen eines Werkzeugspitzen-Punkts (2) in den Roboter, wenn der Werkzeugspitzen-Punkt (2) durch ein Ausgangssignal aus dem Schrittbewegungsbefehls-Ausgabemittel zu einem Punkt auf einem Weg (AB) bewegt wird, und

ein Mittel zum Einstellen und Speichern eines Werkzeugweg-Koordinatensystems (XYZ) in der Roboter-Steuereinrichtung (10), das Koordinatenachsen hat, die eine erste Achse (X), welche mit der Richtung des Wegs (AB) zusammenfällt, und eine zweite Achse (Z) des Werkzeugs (1) enthält, wobei sich deren Endpunkt (2) in einem Punkt auf dem Weg (AB) befindet.

8. Schrittsteuersystem eines Roboters nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Koordinatensystem (XYZ), das in der Roboter-Steuereinrichtung (10) eingestellt und gespeichert ist, ein nichtorthogonales 3-Achsen- Koordinatensystem ist, das zwei Koordinatenachsen, die den ersten und zweiten Achsen (XY) entsprechen, und eine dritte Koordinatenachse hat, die der Achse (Z) des Werkzeugs (1) entspricht.